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国 家 体 育 场,(,鸟 巢,),项 目 部,提高钢结构现场焊缝的一次合格率,中国一冶国家体育场（鸟巢）项目部,QC,小组,发布人：曹 仁,一、工程概况,国家体育场工程为2008年北京奥运会主会场。其设计新颖，空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。场内可容纳,10,万人同时观看比赛。,我单位承接钢结构工程的现场拼装及其焊接任务（计从,P9,P18,线的工作任务）。,国家体育场钢结构焊接特点,1、焊接量大及板厚大，其一件组合柱（含上、下柱）在现场拼装的焊缝数量达5,40,余米；组合柱的内柱,的板厚全部超过,60mm,，外柱最薄的为,36mm,。,2、特殊钢,(Q460E,、,GS-20Mn5V,铸钢）的焊接，其中,Q460E,钢的焊接，根据数据库的搜索，,Q460E,钢日本曾焊接过板厚最厚80,mm，,而我们焊接的,Q460E,板厚达110,mm，,这在世界上是首次大板厚、大规模使用。其余钢材材质为,Q345GJD,。,3、焊接质量要求高，所有现场拼装焊缝为一级焊缝（,100,UT,检测），焊缝余高01,mm，,焊缝宽度偏差不超过3,mm，,焊缝外观成型美观等。,施工现场的焊接方法选用结合现场情况、生产率以及焊接变形小的特点，本工程的焊接方法选用,CO,2,气体保护焊（平、横、立焊位）和手工电弧焊（仰焊位）。,该工程为中国一冶重点工程，质量目标：确保“长城杯”，争创“鲁班奖”，故焊接分项工程合格率必须在,95,以上。,小组名称,一冶工安国家体育场项目部,QC,小组,活动课题,提高钢结构现场焊缝的一次合格率,小组类型,攻关型,注册登记号,一冶工安字,200502,号,小组荣誉,1,、中国一冶优秀,QC,成果一等奖,2,、中国冶金建设协会优秀,QC,成果一等奖,活动时间,2005,年,11,月,1,日,活动次数,10,二、小组概况,小 组 成 员,姓 名,性别,年龄,学历,职 称,职 务,组内分工,承担工作,魏雅珍,女,35,大学,工程师,办公室主任,推进者,指导,QC,活动,曹 仁,男,31,大 专,工程师,技术负责人,组长,总负责,技术负责,张志海,男,26,大 专,工程师,检测负责人,副组长,质量监测,程国辉,男,41,高中,焊接技师,工长,组员,对策实施,刘 进,男,25,大 学,助理工程师,经营部长,组员,课题调查,会议记录,梁钰,男,23,大专,助理工程师,施工员,组员,联络协调,朱建伟,男,47,大专,工程师,质检员,组员,检查效果,三、选题理由,公司管理方针,诚信守法，满足顾客需求；持续改进，打造精品工程，预防污染，保障安全健康,项目质量目标,焊缝一次合格率95%,存在的差距,现状：焊缝一次合格率89.32%,差距：,95,-89.32,5.68,选择活动课题,提高钢结构现场焊缝的一次合格率,四、现状调查,序号,名称,缺陷长度（,m,）,备注,C13,下柱焊缝长,252.27m,1,夹渣,14.25,条状夹渣,2,未熔合,3.10,3,气孔,2.50,包括点状夹渣，一个缺陷按,50mm,计算,4,裂纹,0.92,5,咬边,1.54,6,外观成型,4.63,包括未焊满,合计,26.94,制表人：曹仁 时间：,2005.11.3,通过,C13,下柱的焊接，经,UT,检测，收集数据如下：,焊缝缺陷统计表,从上表可知，,C13,下柱焊缝长度为,252.27m,，存在缺陷长度26.94,m，,合格率为,89.32%,，根据各种缺陷发生的频次绘制排列图如下：,焊缝缺陷频数统计表,序号,项目,频次,频率,累计频率（%）,1,夹渣,46,52.9,52.9,2,观感不好,15,17.2,70.1,3,未熔合,10,11.5,81.6,4,气孔,8,9.2,90.8,5,咬边,5,5,.7,96.5,6,裂纹,2,2.3,98.8,7,其它,1,1.2,100,合计,87,100,100,制表人：曹仁 时间：,2005.11.3,结论：从上图看，焊缝内部夹渣是影响焊缝一次合格率的重要因素。,46,17.4,34.8,52.2,69.6,87,0,100,80,60,40,20,0,%,52.9,70.1,81.6,90.8,96.5,98.8,100,夹渣,观感不好,未熔合,气孔,咬边,裂纹,其它,8,5,10,15,2,1,焊缝缺陷排列图,制图人：曹仁 时间：,2005.11.3,将钢结构现场焊缝的一次合格率制订为,95%,。,89.32%,9,5%,五、制订目标,目标可行性分析,1,、现状调查表明，焊缝不合格率,100,89.32,10.68,，其中焊缝内部夹渣占,52.9,，是影响焊缝一次合格率的主要原因。本小组分析认为只要治理夹渣90%，即可将焊缝的一次不合格率降到,10.68,*,52.9%*90%=5%,；,2,、同等条件下，现场另一拼装施工单位的焊缝一次合格率,92.57%,；,结论：焊缝一次合格率目标制订为,95%,是可行的。,根据排列图可以看出夹渣是影响焊缝一次合格率的主要原因，,QC,小组成员经过讨论，找出每一个工艺环节存在的问题，并深入分析其影响因素，综合各种原因绘制因果图如下：,六、原因分析,因 果 图,焊接工艺不完善,焊,缝,夹,渣,法,环,当地秋冬季节风大,焊接方法不当,机,小型工,具不到位,焊工对新,工艺不熟,人,培训不到位,工序组织,不协调,沟通不好,料,焊条烘干温度不够,焊丝上有油污等,制图人：曹仁 时间：,2005.11.3,未明确焊接方法,七、要因确认,序号,末端,因素,确认内容,确认,方法,确认人,验证人,结论,1,对焊工培训不到位,所有参战焊工是否经过强化培训,现场,确认,曹 仁,程国辉,是要因,2,沟通,不好,项目部沟通方式是否使工序协调、指令畅通,现场,确认,朱建伟,曹 仁,非要因,3,焊条烘干温度不够,焊条烘干温度是否符合要求,现场,确认,刘进,朱建伟,非要因,4,焊丝上有油污等,焊丝表面是否有油污、杂质等,现场,确认,程国辉,刘进,非要因,要因确认计划表,续表,序号,末端,因素,确认内容,确认,方法,确认人,验证人,结论,5,焊接工艺不完善,焊接工艺是否能满足施工要求,现场,确认,朱建伟,曹 仁,是要因,6,小型工具不到位,每个焊工是否配备了小型工具,现场,确认,朱建伟,程国辉,非要因,7,焊接方法不当,焊接方法是否合理、科学,现场,确认,程国辉,曹 仁,是要因,8,秋冬季节风大,焊接区域风速是否超标,现场,确认,梁 钰,刘 进,是要因,制表人：曹仁 时间：,2005.11.3,确认一：,焊工培训不到位 确认方法：参战焊工,83,人，,C13,下柱焊接时仅强化培训了,67,人，未强化培训的焊工没掌握本工程焊接性，焊接素质较差，造成焊接随意性。结论：是要因确认二：沟通不好 确认方法：项目部建立了月例会、周例会制度，并有焊接记录，每一个焊口均有向施焊人员传达焊接工艺卡等有关技术资料。结论：非要因,确认三：,焊条烘干温度不够,确认方法：,焊条烘干采用专用远红外烘干箱，所有焊条均有烘干记录、烘干温度符合要求。结论：非要因,确认四：焊丝上有油污等,确认方法：,焊丝为新购置的，且每盘焊丝开封后两天内用完，未与油污、杂质等接触。,结论：非要因,确认五：焊接工艺不完善,确认方法：,经“鸟巢工程”焊接专家组论证，,CO,2,气体浓度需提高并优化焊接材料。,结论：是要因,确认六：,小型工具不到位,确认方法：按照工程进度在当地购买小型工具，能够满足工程所需。,结论：非要因,确认七：焊接方法不当,确认方法：仰焊焊缝较多，质量难以保证；特殊钢焊接经验国内无从借鉴。,结论：要因,确认八：秋冬季节风大,确认方法：,C13,柱采取局部防风，焊接区域测风速，发现仍有超标现象。,结论：要因,通过逐条确认，找出影响焊夹渣的主要原因是：,1.,焊工培训不到位,2.,焊接工艺不完善,3.,焊接方法不当,4.,秋冬季节风大,针对要因找出的问题，,QC,小组通过课题研究会、现场分析等形式集思广益，一一磋商探讨，制订出可行的解决措施；并分片包干具体落实到人，直至排除或基本排除各因素对焊缝一次合格的影响。具体措施、对策见下表：,八、制定对策,序号,要因,对策,目标,措施,负责人,地点,完成时间,1,培训不,到位,加强,培训,焊工素质达到要求,参与鸟巢工程强化培训班，举办知识讲座,程国辉,施工,现场,05.11.9,2,焊接工艺不完善,改善,工艺,使焊工按照最佳工艺焊接,提高,CO2,气体浓度；优化焊接材料,曹 仁,施工,现场,05,.11.11,3,焊接方法不当,优化,方案,焊接方法明确,尽量减少仰焊；模拟焊接，电脑模拟组装,曹 仁,施工,现场,05.11.14,4,秋冬季节风大,改善施焊环境,手工电弧焊风速,8m/s,、,CO,2,气体保护焊,2m/s,搭设整体防风棚,刘 进,施工现场,05.11.14,对策表,制表人：曹仁 时间：,2005.11.5,制订了切实可行的对策后，项目部从各方面配合其顺利实施，具体实施情况如下：,（一）、强化质量意识，加强焊工的技能培训,1,、组织未强化培训的焊工参加鸟巢工程的焊工强化培训班。,2,、聘请大学院校的焊接老师进行现场指导。,3,、邀请鸟巢工程焊接专家组、国家焊接专家戴为志教授对焊工进行知识讲座。,4,、组织焊工相互之间进行技术交流。,九、对策实施,焊接老师和焊接专家在授课,焊工相互交流会,以下是实施情况照片,:,效果检查：强化培训焊工顺利通过国家冶金焊考委的笔试和操作考试。现场所有焊工具有较高的实际操作技能和理论知识。,焊工强化培训,（二）、加强技术交流，改进焊接工艺,1,、将原实芯焊丝盖面的焊接方法改为药芯焊丝或焊条盖面的焊接方法。药芯焊丝盖面和焊条盖面的焊接方法根据焊工自身技能的情况选用，不作限制。,2,、改用纯度更高的食品级纯,CO,2,气体，纯度达,99.99%,。气体纯度高可降低夹杂和气孔产生的几率。,效果检查：通过改进焊接工艺，经临时,UT,检测抽查，其焊缝内部质量和外观质量得到提高。,（三）、优化方案，明确焊接方法,1,、改变焊位。,C13,下柱焊接时，仰焊位较多，施焊时焊工需躺在地上焊接，对于保证焊缝的质量很困难，在,C14,下柱的拼装时我们采取小拼后构件翻身，将仰焊位改平焊、横焊、立焊位，这样就避免大部分的仰焊焊位。,原仰焊需躺地上焊接,构件小拼之后焊接,2,、特殊钢材焊口，现场模拟焊接。对于,Q460E,、,GS-20Mn5V,钢材的焊口，为了使焊工焊接时心中有数，按正式构件的材质、坡口形式制成试板，让参与焊接特殊钢材的焊工模拟焊接，焊后焊接技师、焊接老师进行讲评。,模拟焊接,焊接讲评,3,、运用电脑模拟增强组装精度。由于本工程的所有构件均为弯扭的箱型构件，在,C14,下柱拼装时，通过电脑三维模拟构件组装以及电脑放样来提高焊前坡口质量。,全站仪定位,电脑三维组装,效果检查：焊工操作手法稳定；特殊钢焊接时焊工心中有数，不再惧怕；焊接前的坡口间隙、错边、垫板检查时,100,合格。,1,、,C13,下柱焊接时采取的是局部防风，其焊接区域风速超标，在,C14,下柱焊接时采取整体防风。,构件整体防风,（四）、改善施焊环境，搭设整体防风棚,效果检查：在焊接区域抽查检测风速,10,次，其风速均在,1m/s,左右，符合焊接时要求的风速。,通过,QC,小组及参战职工的共同努力，,C14,下柱焊接顺利完成。经,UT,检测和统计，,C14,下柱焊缝总长,315.35m,，焊缝一次合格长度,315.35-0.91=314.44m,（其中,Q460E,、,GS-20Mn5V,焊接一次全部合格），,C14,下柱一次合格率为,314.44/315.35=99.71%,。较,C13,下柱的焊缝一次合格率大有提高。,十、效果检查,C14,下柱焊接结果统计表,序号,名称,合计长度（,m,）,备注,C14,下柱焊缝总长,315.35m,1,夹渣,0.04,条状夹渣,2,未熔合,0.15,3,气孔,0.
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